ЖИДКАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СРЕДА С ОСОБЫМ ХОДОМ ДИСПЕРСИИ Российский патент 2023 года по МПК G02B3/12 

Область и уровень

Изобретение относится к оптике, в частности к жидким оптическим средам (ЖОС).

Известны разные жидкие оптические среды и способы их получения.

Например, известен способ получения жидких оптических поверхностей [RU 2115144, C1, G02B 1/06, 10.07.1998], в котором заливают в кювету несмешивающиеся или частично смешивающиеся жидкости, смачивающие стенки кюветы, при этом, одной из используемых жидкостей является фторуглеродная жидкость с общей формулой C_nF_m, а после заливки начальным механическим воздействием на эти жидкости раздвигают слои верхних жидкостей до слоя C_nF_m до формирования на границах раздела жидкостей и жидкостей и газа воспроизводимых оптических поверхностей.

Недостатком способа является относительно узкая область применения.

Известны также жидкие среды, выполненные, в частности в виде микролинз [US 6936196, В2, B29D 11/00; G02B 3/14, 11.12.2003], которые включают каплю жидкости, положение и/или кривизну поверхности которой можно изменить (настроить), например, путем выборочного смещения одного или нескольких электродов, сконфигурированных для указанной капли, при этом, капля содержит оптически отверждаемый жидкий клей, который полимеризуется под воздействием УФ-излучения, что позволяет зафиксировать желаемую конфигурацию, например, фокусное расстояние микролинзы.

Недостатком такой среды является относительно узкая область применения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является жидкая оптическая среда, используемая для создания варифокальной жидкой линзы [RU 2652522, C1, G02B 3/14, 16.05.2017], представляющей собой каплю жидкости, поглощающую излучение в объеме капли и сидящую на твердой прозрачной подложке, причем, перестройка фокусного расстояния капли обусловлена изменением кривизны ее свободной поверхности из-за теплового воздействия лазерного пучка на каплю, при этом, жидкость является нелетучей и в отсутствие лазерного излучения капля жидкости представляет собой собирающую линзу (объектив), кривизна поверхности капли изменяется под действием термокапиллярных сил, возбуждаемых тепловым воздействием лазерного пучка на каплю, а величина и знак кривизны и фокусного расстояния определяются мощностью лазерного пучка.

При этом жидкая линза содержит два компонента - воду и 1- бромдодекан, причем, наличие в жидкости воды не позволяет получить жидкую среду с показателем преломления больше, чем 1,515 при условии ее применения и при низких температурах.

Кроме того, в оптическом приборостроении при создании широкоспектральных телевизионных и фотографических камер, использующих кремниевые телевизионные матрицы, требуется, как правило, обеспечение качественного изображения в спектральном диапазоне шириной более 300 нм.

Для обеспечения требуемой для этих целей аберрационной хроматической коррекции необходимы не менее двух оптических материалов с разным ходом дисперсии, причем, хотя бы у одного из них должен быть особый ход дисперсии, как у дорогостоящих стекол ОК4 (особый крон) и ОФ6 (особый флинт). У известной жидкой среды обычный (не особый) ход дисперсии и для коррекции хроматической аберрации положения в широком диапазоне спектра в сочетании со стеклами с обычным ходом дисперсии она не пригодна.

Это сужает область применения известной жидкой оптической среды.

Впервые идея создания жидких оптических сред с особым ходом дисперсии была предложена Агринским М.В. в 1986 году. В отличии от стекол с особым ходом дисперсии эти системы технологически и экономически более целесообразны, так как не требуют, как для стекол групп ОК и ОФ применения высоких температур при длительной варке стекла. Жидкие оптические среды с особым ходом дисперсии формируются за счет водородных и ковалентных связей.

Информация о создании жидких оптических сред (ЖОС) с особым ходом дисперсии была опубликована в Докладах Академии Наук СССР: ДАН СССР 1988 г. том 302 №1 стр. 95-98. Петровский Г.Т., Токарев А.А., Волынкин В.М., Агринский М.В. «Создание и применение жидких оптических сред с особым ходом дисперсии».

Влияние водородных связей на особый ход дисперсии ЖОС рассмотрено в журнале физической химии (ЖФХ 1990, том 64 №6 стр. 1560-1568. Волынкин В.М., Петрова М.В., Петровский Г.Т., Толстой М.Н. «Влияние водородной связи в растворах сильных кислот на их дисперсионно-оптические свойства»).

Созданные в то время ЖОС с особым ходом дисперсии на основе водных растворов имеют низкий показатель преломления в районе 1,3-1,4 (Авторское свидетельство №283230 «Жидкая оптическая среда». Авторы: Агринский М.В., Волынкин В.М., Петровский Г.Т., Токарев А.А.). При разработке объективов используется большое количество стекол с высоким показателем преломления. Поэтому френелевское отражение от поверхностей линз приводит к снижению светопропускания объектива.

Сущность изобретения

Задача, которая решается в изобретении, направлена на создание жидкой среды с особым ходом дисперсии для минимизации хроматических аберраций и с показателем преломления более 1,515 с возможностью использования при низких температурах.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, ЖОС содержит мета-бис (феноксифенокси) бензола дополнительно содержит пара-ксилол при следующем соотношении компонентов: мета-бис (феноксифенокси) бензол - 80 весовых частей, пара-ксилол - 20 весовых частей.

Показатели преломления при 20°С: n_g 1,64467, n_f 1,63106, n_e 1,61773, n_c 1,60604.

Таким образом, предложенный состав ЖОС позволяет решить поставленную техническую задачу - создание жидкой оптической среды с особым ходом дисперсии и обеспечить создание жидкой среды с показателем преломления более 1,515 с возможностью использования при низких температурах.

Реализация изобретения.

На предприятии, где проводились НИОКР, были изготовлены жидкие оптические среды в соответствии с изобретением.

Несколько слов о результате испытания заявленного изобретения.

Созданная опытным путем жидкая оптическая среда, содержит компоненты и их процентное соотношение в таком составе и количестве, что позволяет решить поставленные задачи:

1. Создание жидкой среды с особым ходом дисперсии для минимизации хроматических аберраций;

2. Увеличение показателя преломления более 1,515;

3. Возможность использования жидких оптических сред при низких температурах.

Таким образом, результат должен соответствовать цели, устранения недостатков прототипа, т.к. заявляемое изобретение обладало расширенными функциональными возможностями.

Жидкая оптическая среда (ЖОС) с особым ходом дисперсии на основе мета-бис (феноксифенокси) бензола дополнительно содержит пара-ксилол при следующем соотношении компонентов: мета-бис (феноксифенокси) бензол 80 весовых частей, пара-ксилол 20 весовых частей. Технический результат - минимизация хроматических аберраций и обеспечение показателя преломления более 1,515 с возможностью использования при низких температурах.

Жидкая оптическая среда (ЖОС) с особым ходом дисперсии на основе мета-бис (феноксифенокси) бензола дополнительно содержит пара-ксилол при следующем соотношении компонентов: мета-бис (феноксифенокси) бензол 80 весовых частей, пара-ксилол 20 весовых частей, что позволяет получить показатель преломления более чем 1,515 и использовать ЖОС даже при низких температурах.